(57)【要約】【課題】波面収差のバラツキや接合層に気泡が混入することなく光学部材同士を接合することができる光学物品及び光学物品の製造方法を提供する。【解決手段】プロジェクタに用いられる光学物品６であって、光学補償機能を有する光学補償基板６１と、前記光学補償基板６１を支持する支持基板６２と、これらの光学部材を分子接合する接合層６３とを備え、この接合層６３はプラズマ重合膜である構成とした。そのため、光学補償基板６１と支持基板６２とを分子接合するので、接着剤が不要であり、接合部分に厚さのバラツキがなくなって波面収差がなく、耐光性が向上する。さらに、光学補償基板６１と支持基板６２とを分子接合するので、高温での処理が不要となり、短時間で接合することができる。プラズマ重合膜を形成するので、光学補償基板６１と支持基板６２とを強固に接合することができる。【選択図】図２
2010039158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルによって光変調された光を投影するプロジェクタに用いられるプロジェクタ用光学物品であって、
光学補償機能を有する光学補償基板と、前記光学補償基板を支持する支持基板と、これらの光学補償基板と支持基板とを分子接合する接合層とを備え、前記接合層はプラズマ重合膜であることを特徴とするプロジェクタ用光学物品。
【請求項２】
請求項１に記載されたプロジェクタ用光学物品において、
前記プラズマ重合膜は、その主料がポリオルガノシロキサンであることを特徴とするプロジェクタ用光学物品。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載されたプロジェクタ用光学物品において、
前記支持基板は防塵ガラスまたは放熱板であることを特徴とするプロジェクタ用光学物品。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載されたプロジェクタ用光学物品において、
前記支持基板が液晶パネルまたはプリズムであることを特徴とするプロジェクタ用光学物品。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載されたプロジェクタ用光学物品を製造する方法であって、
前記光学補償基板の接合面と前記支持基板の接合面とのそれぞれにプラズマ重合膜を形成する重合膜形成工程と、
前記接合面に形成された前記プラズマ重合膜を活性化する表面活性化工程と、
前記プラズマ重合膜の表面が活性化された前記光学補償基板と前記支持基板とを貼り合わせて一体化する貼合工程と、を備えた
ことを特徴とするプロジェクタ用光学物品の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載されたプロジェクタ用光学物品の製造方法において、
前記貼合工程は、前記光学補償基板と前記支持基板との一端が重なり合い、かつ、それぞれの他端が離隔した状態に配置される配置工程と、
ローラ状の曲面を有する押圧部材により、前記光学補償基板が前記一端から前記他端へと連続して前記曲面に押圧されることで撓みながら前記支持基板に貼り合わされる押圧工程と、を備えた
ことを特徴とするプロジェクタ用光学物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学補償基板を有するプロジェクタ用光学物品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルによって光変調された光をスクリーンに投射して画像を表示するプロジェクタ用（投射型液晶表示装置）には、出射側の偏光板から光を透過させないために、液晶パネルより出射側において液晶分子に対して光学補償を行う光学物品がある（特許文献１参照）。この光学物品として、水晶等からなる光学補償基板にガラス等の支持基板を接合したものが考えられる。
【０００３】
一般に、複数の光学部材を接合する従来例として、偏光板とサファイヤやガラス等の透光性基板とを紫外線硬化型の接着剤で接着固定するものや（特許文献２参照）、シリコンとガラス等の接合に際して、被接合面を酸素プラズマで親水処理（活性化）し、この親水処理した光学部材同士を直接接合し、４００℃程度で高温加熱するものがある（特許文献３参照）。また、シランカップリング剤を用いて接合する方法も提案されている（特許文献４参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１４３４５号公報
【特許文献２】特開２００８−５１９９８号公報
【特許文献３】特許第３７５１９７２号公報
【特許文献４】特許第２７８６９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２で示される従来例を用いて光学補償基板の接着に用いられている接着剤で薄い支持基板を接合する際、製造工程において均一に接着剤を塗布するのが困難なため、層厚の不均一が生じる問題がある。また、接合層に気泡が混入した場合、これを抜く作業により薄い支持基板が破損したり、より一層接合層の厚みが不均一になったりする。これにより、基板表面がうねり、入出斜光の屈折を引き起こし、画像に影響を及ぼす。
【０００６】
また、特許文献３で示される従来例を用いると、プラズマ接合等の従来の固体接合では４００℃以上の高温、高加圧が必要なため、線膨張係数の異なるものでの接合は出来ない。また、高い面精度（平行度）が要求され、大気物質の吸着、異物などの影響も受けやすく、真空中での処理が必要であるなどの不具合がある。ふっ酸等の基材を溶解させる液を介在させて接合する方法は、溶液中の水分の除去が必要なため、時間がかかる。また、サファイヤなど、ふっ酸に侵されないものは接合出来ない。
さらに、特許文献４のシランカップリング剤を用いた場合、加水分解で生じるアルコールや脱水反応で生成する水が加熱硬化の際に気化し、接合層に気泡が生じ白濁する、または充分な接合強度が得られないなどの課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、プロジェクタで投影した画像に影響を与えることがないとともに、光学補償基板と支持基板との線膨張係数が異なっても短時間で接合できるプロジェクタ用光学物品及びプロジェクタ用光学物品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［適用例１］
本適用例にかかるプロジェクタ用光学物品は、液晶パネルによって光変調された光を投影するプロジェクタに用いられる光学物品であって、光学補償機能を有する光学補償基板と、前記光学補償基板を支持する支持基板と、これらの光学補償基板と支持基板とを分子接合する接合層とを備え、前記接合層はプラズマ重合膜であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、光学補償基板と支持基板とを分子接合するので、接着剤が不要となる。従って、本適用例では、接着剤を使用しないので、光学補償基板と支持基板との接合部分に厚さのバラツキがなくなって波面収差がなくなる。そのため、プロジェクタで投影される画像にうねり等の不都合がなくなり、鮮明な画像を投影することができる。
分子接合の接合面が自発的に濡れるので接合層に気泡が入るおそれがない。また、濡れ性が高いため異物の極近傍まで濡れが起こり接合するので、異物の影響を少なくすることができる。さらに、光学補償基板と支持基板とを分子接合するので、高温での処理が不要となり、光学補償基板と支持基板との線膨張係数が異なっても短時間で接合することができる。
しかも、光学補償基板と支持基板との接合面にそれぞれプラズマ重合膜を形成し、これらの重合膜同士を押し付けて光学補償基板と支持基板とを強固に接合する。
従って、光学補償基板と支持基板との接合面に微小な凹凸面があっても、この凹凸面をプラズマ重合膜で追従することができるので、光学部材同士の接合が可能となる。その上、光学補償基板と支持基板とで熱膨張が異なっても、プラズマ重合膜で追従することができるので、容易にプロジェクタの投影する画像を鮮明なものとすることができる。
【０００９】
［適用例２］
本適用例にかかるプロジェクタ用光学物品では、前記プラズマ重合膜は、その主材料がポリオルガノシロキサンであることを特徴とする。
この構成の本適用例では、プラズマ重合膜の主材料であるポリオルガノシロキサンが比較的に柔軟性に富んでいるので、線膨張係数が異なる光学部材同士を接合する際に、両光学部材の熱膨張に伴う応力を緩和することができる。そのため、光学部材同士の剥離を確実に防止することができる。しかも、ポリオルガノシロキサンは、耐薬品性に優れているため、薬品等に長期に曝される光学物品に効果的に用いることができる。そして、ポリオルガノシロキサンの主成分をオクタメチルトリシロキサンの重合物とすれば、この重合物は取扱性に優れているだけでなく、当該重合物からなるプラズマ重合膜は密着性が優れているので、好適である。  
【００１０】
［適用例３］
本適用例にかかるプロジェクタ用光学物品では、前記支持基板は防塵ガラスまたは放熱板であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、防塵ガラスまたは放熱板に光学補償基板を接合するので、防塵ガラスまたは放熱板を支持基板として兼用できる。このため、別部材として支持基板を用意する必要がなくプロジェクタの部品点数の省略ができ、プロジェクタの構成を簡易なものにすることができる。
【００１１】
［適用例４］
本適用例にかかるプロジェクタ用光学物品では、前記支持基板は液晶パネルまたはプリズムであることを特徴とする。
この構成の本適用例では、液晶パネルまたはプリズムに光学補償基板を接合することができるので、液晶パネルまたはプリズムを支持基板として兼用できる。このため、別部材として支持基板を用意する必要がなくプロジェクタの部品点数の省略ができ、プロジェクタの構成を簡易なものにすることができる。
【００１２】
［適用例５］
本適用例にかかるプロジェクタ用光学物品の製造方法は、前記光学補償基板の接合面と前記支持基板の接合面とのそれぞれにプラズマ重合膜を形成する重合膜形成工程と、前記接合面に形成された前記プラズマ重合膜を活性化する表面活性化工程と、前記プラズマ重合膜の表面が活性化された前記光学補償基板と前記支持基板とを貼り合わせて一体化する貼合工程と、を備えたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、上記適用例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００１３】
［適用例６］
本適用例にかかるプロジェクタ用光学物品の製造方法は、前記貼合工程は、前記光学補償基板と前記支持基板との一端が重なり合い、かつ、それぞれの他端が離隔した状態に配置される配置工程と、ローラ状の曲面を有する押圧部材により、前記光学補償基板が前記一端から前記他端へと連続して前記曲面に押圧されることで撓みながら前記支持基板に貼り合わされる押圧工程と、を備えたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、押圧部材により連続的に貼り合わされるので、接合層に気泡が入るおそれがない。このため、真空中でなく、大気中で接合することができるので、真空装置を省略することができ、プロジェクタの製造コストを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の実施形態を図１から図４に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態の光学物品を用いたプロジェクタの一例が示されている。
図１に示すように、プロジェクタ１は、外装筺体２と、投射光学装置としての投射レンズ３と、光学ユニット４等を備える。
【００１５】
光学ユニット４は、光源装置４１と、均一照明光学装置４２と、色分離光学装置４３と、リレー光学装置４４と、光学装置４５と、これら光学部品４２〜４５を内部に収納配置する光学部品用筐体４６とを備える。
光源装置４１は、光源ランプ４１１と、リフレクタ４１２と、平行化レンズ４１３とを有しており、光源ランプ４１１から射出された放射状の光束をリフレクタ４１２にて反射させ、平行化レンズ４１３を介して平行光として射出する。
【００１６】
均一照明光学装置４２は、第１レンズアレイ４２１と、第２レンズアレイ４２２と、偏光変換素子４２３と、重畳レンズ４２４とを備える。
第１レンズアレイ４２１は、入射光軸方向から見て略矩形状の輪郭を有する第１小レンズが、入射光軸に対し略直交する面内においてマトリクス状に配列された構成を有している。各第１小レンズは、光源装置４１から射出される光束を複数の部分光束に分割している。
【００１７】
第２レンズアレイ４２２は、第１レンズアレイ４２１と略同様な構成を有しており、第２小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４２２は、重畳レンズ４２４とともに、第１レンズアレイ４２１の各第１小レンズの像を光学装置４５の後述する液晶パネル上に結像させる機能を有している。
第２レンズアレイ４２２と重畳レンズ４２４との間には偏光変換素子４２３が設置される。
【００１８】
色分離光学装置４３は、２枚のダイクロイックミラー４３１，４３２と、反射ミラー４３３とを備え、ダイクロイックミラー４３１，４３２により均一照明光学装置４２から射
出された複数の部分光束を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学装置４４は、入射側レンズ４４１、リレーレンズ４４３、および反射ミラー４４２，４４４を備え、色分離光学装置４３で分離された赤色光を光学装置４５の後述する赤色光用の液晶パネルまで導く機能を有している。
【００１９】
この際、色分離光学装置４３のダイクロイックミラー４３１では、均一照明光学装置４２から射出された光束の青色光成分が反射するとともに、赤色光成分と緑色光成分とが透過する。ダイクロイックミラー４３１によって反射した青色光は、反射ミラー４３３で反射し、フィールドレンズ４２５を通って光学装置４５の後述する青色光用の液晶パネルに達する。
【００２０】
このフィールドレンズ４２５は、第２レンズアレイ４２２から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の緑色光用、赤色光用の液晶パネルの光束入射側に設けられたフィールドレンズ４２５も同様である。
【００２１】
ダイクロイックミラー４３１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光はダイクロイックミラー４３２によって反射し、フィールドレンズ４２５を通って光学装置４５の後述する緑色光用の液晶パネルに達する。
一方、赤色光はダイクロイックミラー４３２を透過してリレー光学装置４４を通り、さらにフィールドレンズ４２５を通って光学装置４５の後述する赤色光用の液晶パネルに達する。
【００２２】
光学装置４５は、光変調装置としての３枚の液晶パネル４５１（赤色光用の液晶パネルを４５１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを４５１Ｇ、青色光用の液晶パネルを４５１Ｂとする）と、これら液晶パネル４５１の光束入射側および光束射出側にそれぞれ配置される偏光素子５と、液晶パネル４５１と偏光素子５との間に配置される本実施形態の光学物品６と、クロスダイクロイックプリズム４５４とを備える。
【００２３】
クロスダイクロイックプリズム４５４は、射出側偏光板５Ｂから射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する。このクロスダイクロイックプリズム４５４で形成されたカラー画像は、上述した投射レンズ３によりスクリーン等へ拡大投射される。
【００２４】
図２は、光学物品の概略構成図である。図２において、光学物品６は、プロジェクタのコントラストを向上させるために設けられるもので、光学補償基板６１と、この光学補償基板６１を支持する支持基板６２と、この支持基板６２と光学補償基板６１とを分子接合する接合層６３とを有する。また、光学補償基板６１と支持基板６２とは線膨張係数が異なる。
ここで、光学補償基板６１は、水晶、サファイヤ、その他の複屈折性を有する材質から形成される薄肉板であり、支持基板６２は薄肉波長板を保持するガラス板である。
なお、光学補償基板６１を形成する結晶材料としては、水晶以外にも、ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）、サファイヤ、ＢＢＯ、方解石、ＹＶＯ４等を例示できる。そして、支持基板６２を形成する材料としては、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、結晶化ガラス等の光学ガラスを例示できる。ここで、支持基板６２は防塵ガラスや放熱板を兼ねてもよい。なお、図２（Ａ）では、支持基板６２を別に設けたが、図２（Ｂ）に示すように液晶パネル４５１を兼ねるものや図２（Ｃ）に示すようにクロスダイクロイックプリズム４５４を兼ねてもよい。
【００２５】
本実施形態では、接合層６３は、プラズマ重合膜で形成されている。なお、図では、内容を理解しやすくするために、接合層６３の厚さは光学補償基板６１と支持基板６２の厚さに比べて厚く図示されている。
【００２６】
接合層６３をプラズマ重合膜で形成するプロセスについて説明する。
光学補償基板６１の接合面と支持基板６２の接合面とのそれぞれにプラズマ重合膜６３１が設けられており、これらのプラズマ重合膜６３１が互いに重合されて接合層６３が形成される（図５参照）。
本実施形態で使用されるプラズマ重合膜６３１は、後述する通り、その主材料がポリオルガノシロキサンである。このポリオルガノシロキサンは、シロキサン結合をもつ高分子
化合物の総称である。
【００２７】
接合層６３がプラズマ重合膜から形成される光学物品６の製造方法を図３から図５に基づいて説明する。
図３は、本実施形態で使用するプラズマ重合装置の概略図である。
図３において、プラズマ重合装置１００は、チャンバー１０１と、このチャンバー１０１の内部にそれぞれ設けられる第１電極１１１及び第２電極１１２と、これらの第１電極１１１と第２電極１１２との間に高周波電圧を印加する電源回路１２０と、チャンバー１０１の内部にガスを供給するガス供給部１４０と、チャンバー１０１の内部のガスを排出する排気ポンプ１５０を備えた構造である。
第１電極１１１は、基材として、光学補償基板６１や支持基板６２を支持するものであり、光学補償基板６１や支持基板６２を挟んで第１電極１１１と第２電極１１２とが対向配置されている。
【００２８】
電源回路１２０は、マッチングボックス１２１と高周波電源１２２とを備える。
ガス供給部１４０は、液状の膜材料（原料液）を貯蔵する貯液部１４１と、液状の膜材料を気化して原料ガスに変化させる気化装置１４２と、キャリアガスを貯留するガスボンベ１４３とを備えている。このガスボンベ１４３に貯留されるキャリアガスは、電界の作用によって放電し、この放電を維持するためにチャンバー１０１に導入するガスであって、例えば、アルゴンガスやヘリウムガスが該当する。
これらの貯液部１４１、気化装置１４２及びガスボンベ１４３とチャンバー１０１とが配管１０２で接続されており、ガス状の膜材料とキャリアガスとの混合ガスをチャンバー１０１の内部に供給するように構成されている。
貯液部１４１に貯留される膜材料は、プラズマ重合装置１００によって光学補償基板６１や支持基板６２にプラズマ重合膜６３１を形成するための原材料であり、気化装置１４２で気化されて原料ガスとなる。
【００２９】
この原料ガスとしては、例えば、メチルシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、メチルフェニルシロキサン等のオルガノシロキサン、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリメチル亜鉛、トリエチル亜鉛のような有機金属系化合物、各種炭化水素系化合物、各種フッ素系化合物等が挙げられる。
このような原料ガスを用いて得られるプラズマ重合膜６３１は、これらの原料が重合してなるもの（重合物）、つまり、ポリオルガノシロキサン、有機金属ポリマー、炭化水素系ポリマー、フッ素系ポリマー等で構成されることになる。
【００３０】
ポリオルガノシロキサンの表面は、通常、撥水性を示すが、各種の活性化処理を施すことによって容易に有機基を脱離させることができ、親水性に変化することができる。つまり、ポリオルガノシロキサンは撥水性と親水性との制御を容易に行える材料である。
撥水性を示すポリオルガノシロキサンで構成されたプラズマ重合膜６３１は、それ同士を接触させても、有機基によって接着が阻害されることになり、極めて接着し難い。一方、親水性を示すポリオルガノシロキサンで構成されたプラズマ重合膜６３１は、それ同士を接触させると、特に容易に接着することができる。つまり、撥水性と親水性の制御を容易に行えるという利点は、接着性の制御を容易に行えるという利点につながるため、ポリオルガノシロキサンで構成されたプラズマ重合膜６３１は、本実施形態では好適に用いられることになる。そして、ポリオルガノシロキサンは比較的柔軟性に富んでいるので、光学補償基板６１と支持基板６２との構成材質が相違して線膨張係数が異なっても、光学補償基板６１と支持基板６２との間に生じる熱膨張に伴う応力を緩和することができる。さらに、ポリオルガノシロキサンは耐薬品性に優れているため、薬品類等に長期にわたって曝されるような部材の接合に効果的に用いることができる。
【００３１】
ポリオルガノシロキサンの中でも、特に、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものが好ましい。オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするプラズマ重合膜６３１は、接着性に優れていることから、本実施形態の接合方法で好適に用いられる。オクタメチルトリシロキサンの重合物は、常温では適度な流動性を有するため、取扱が容易である。
【００３２】
次に、接合層６３がプラズマ重合膜６３１から形成される光学物品６の製造方法の手順を図４及び図５に基づいて説明する。
まず、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示される通り、光学補償基板６１や支持基板６２の接合面にプラズマ重合膜６３１を形成する（重合膜形成工程）。
この重合膜形成工程では、プラズマ重合装置１００のチャンバー１０１の第１電極１１１に、基材として光学補償基板６１又は支持基板６２を保持する。そして、チャンバー１０１の内部に酸素を所定量導入するとともに第１電極１１１と第２電極１１２との間に電源回路１２０から高周波電圧を印加して表面の洗浄及び、光学部材自体の活性化（基板活性化）を実施する。
その後、ガス供給部１４０を作動させると、チャンバー１０１の内部に原料ガスとキャリアガスとの混合ガスが供給される。供給された混合ガスはチャンバー１０１の内部に充填され、図４（Ａ）に示される通り、基材としての光学補償基板６１又は支持基板６２に混合ガスが露出される。
【００３３】
混合ガスにおける原料ガスの割合（混合比）は、原料ガスやキャリアガスの種類や目的とする成膜速度等によって若干異なるが、例えば、混合ガス中の原料ガスの割合は２０〜７０％程度に設定することが好ましく、３０〜６０％程度に設定することがより好ましい。
第１電極１１１と第２電極１１２との間に印加する周波数は、特に限定されないが、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ程度であるのが好ましく、１０〜６０ＭＨｚ程度がより好ましい。高周波の出力密度は特に限定されないが、０．１ｍＷ〜１０Ｗ／ｃｍ２程度であることが好ましく、１ｍＷ〜１Ｗ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。
【００３４】
成膜時のチャンバー１０１の圧力は、１３３．３×１０−５〜１３３．３Ｐａ（１×１０−５〜１０Ｔｏｒｒ）程度であるのが好ましく、１３３．３×１０−４〜１３３．３Ｐａ（１×１０−４〜１Ｔｏｒｒ）程度であるのがより好ましい。
原料ガス流量は、０．５〜２００ｓｃｃｍ程度が好ましく、１〜１００ｓｃｃｍ程度がより好ましい。
キャリアガス流量は、５〜７５０ｓｃｃｍ程度が好ましく、１０〜1００ｓｃｃｍ程度がより好ましい。
処理時間は１〜１０分程度であることが好ましく、４〜７分程度がより好ましい。
基材としての光学補償基板６１又は支持基板６２の温度は、２５℃以上が好ましく、２５〜１００℃がより好ましい。
【００３５】
第１電極１１１と第２電極１１２との間に高周波電圧を印加することにより、これらの電極１１１，１１２の間に存在するガスの分子が電離し、プラズマが発生する。このプラズマのエネルギーにより原料ガス中の分子が重合し、図４（Ｂ）に示される通り、重合物が光学補償基板６１又は支持基板６２の表面に付着、堆積する。これにより、図４（Ｃ）に示される通り、光学補償基板６１又は支持基板６２の接合面にプラズマ重合膜６３１が形成される。
プラズマ重合膜６３１は、その平均厚さが１０〜１０００ｎｍであり、５０〜５００ｎｍが好ましい。プラズマ重合膜６３１の平均厚さが１０ｎｍを下回ると、十分な接合強度を得ることができず、１０００ｎｍを超えると、成膜時間が長くなり、生産性が低下する。
【００３６】
その後、図４（Ｄ）に示される通り、プラズマ重合膜６３１を活性化して表面を活性化させる（表面活性化工程）。
表面活性化工程は、例えば、プラズマを照射する方法、オゾンガスに接触させる方法、オゾン水で処理する方法、あるいは、アルカリ処理する方法等を用いることができる。
ここで、活性化させる、とは、プラズマ重合膜６３１の表面及び内部の分子結合が切断されて終端化されていない結合手が生じた状態や、その切断された結合手にＯＨ基が結合した状態、又は、これらの状態が混在した状態をいう。
この表面活性化工程では、プラズマ重合膜６３１の表面を効率よく活性化させるためにプラズマを照射する方法が好ましい。プラズマ重合膜６３１の表面に照射するとしたのは、プラズマ重合膜６３１の分子構造を必要以上に、例えば、プラズマ重合膜６３１と光学補償基板６１又は支持基板６２との境界に至るまで切断しないので、プラズマ重合膜６３１の特性の低下を避けるためである。また、表面活性化工程と重合膜形成工程とを一連の工程として連続で行ってもよい。
【００３７】
本実施形態で使用されるプラズマとしては、例えば、酸素、アルゴン、チッソ、空気、水等を1種又は２種以上混合して用いることができる。これらの中で、酸素を使用することが好ましい。
このようなプラズマを使用することで、プラズマ重合膜６３１の特性の著しい低下を防止するとともに、広範囲のムラをなくし、より短時間で処理することができる。そして、プラズマはプラズマ重合膜を形成する装置と同設備で発生させることができるから、製造コストが低減できるという利点もある。
プラズマを照射する時間は、プラズマ重合膜６３１の表面付近の分子結合を切断し得る程度の時間であれば特に限定されるものではないが、５ｓｅｃ〜３０ｍｉｎ程度であるのが好ましく、１０〜６０ｓｅｃがより好ましい。
このようにして活性化されたプラズマ重合膜６３１の表面には、表面及び内部の分子結合が切断されて終端化されていない結合手が導入され、また、その切断された結合手の一部にはＯＨ基が導入される。
なお、本実施形態では、プラズマ重合膜形成工程と表面活性化工程との間に光学補償基板６１や支持基板６２を洗浄する工程を設けてもよい。この洗浄工程は、薬品、水、その他の適宜な手段を用いて行われる。
【００３８】
プラズマ重合膜６３１の表面が活性化された光学補償基板６１と支持基板６２とを貼り合わせて一体化する（貼合工程）。
このとき、図５（Ａ）に示すように、光学補償基板６１と支持基板６２とをそれぞれプラズマ重合膜６３１を対向させた状態で、それぞれの一端を一致させて重ね合わせ、かつ他端を離隔させるように配置する。他端を離隔させるために光学補償基板６１の他端と台座７とに両端が係合する係合部材８を設ける。台座７と係合する係合部材８一端は、台座７に対し水平方向に摺動可能に係合されている。これにより、係合部材８が台座７上を摺動することで光学補償基板６１と支持基板６２との前記他端の離隔距離が自在に調整でき、この他端が離隔または当接するようになっている。
【００３９】
次に、図５（Ｂ）に示すように、押圧部材９は、回動軸となる軸部９１と、光学補償基板６１と当接するローラ状の曲面を有する半楕円筒体９２とを備えている。そして、プラズマ重合膜６３１と反対側の光学補償基板６１に当接するように半楕円筒体９２が配置される。このとき半楕円筒体９２と光学補償基板６１との当接部は、光学補償基板６１と支持基板６２とがそれぞれ重なり合う一端と一致している。
図５（Ｃ）に示すように、押圧部材９は軸部９１を中心に半楕円筒体９２が光学補償基板６１上を回動しながら前記一端から他端へと順に押圧することで、光学補償基板６１と支持基板６２とのプラズマ重合膜６３１を一端から他端へと順に接合し、接合層６３を形成していく。このとき、光学補償基板６１が押圧されることで、離隔距離が近くなるのに追従して係合部材８の一端が台座７上を摺動する。また、係合部材８は所定以上の力が加わった場合に摺動するため、薄板状の光学補償基板６１は半楕円筒体に押圧される際、僅かに撓んでいる。このため、接合層６３への気泡の巻き込みなどを防止できるようになっている。
【００４０】
そして、図５（Ｄ）に示すように、半楕円筒体９２が光学補償基板６１の他端まで回動するとともに、係合部材８が他端から外れて光学補償基板６１と支持基板６２とが接合層６３を介して一体に接合される。
なお、表面が活性化されたプラズマ重合膜６３１は、その活性状態が経時的に緩和するので、表面活性化工程の後速やかに貼合工程に移行する。具体的には、表面活性化工程の後、６０分以内に貼合工程に移行するのが好ましく、５分以内に移行するのがより好ましい。この時間内であれば、プラズマ重合膜６３１の表面が十分な活性状態を維持しているので、貼り合わせに際して十分な結合強度を得ることができる。
【００４１】
プラズマ重合膜６３１同士を貼り合わせることで、これらの膜同士が結合する。この結合は、次の（１）又は（２）、あるいは、（１）及び（２）のメカニズムに基づくものと推測される。
（１）２つの基材同士、本実施形態では、光学補償基板６１と支持基板６２とを貼り合わせると、各プラズマ重合膜６３１の表面にそれぞれ存在するＯＨ基同士が隣接することになる。この隣接したＯＨ基同士は、水素結合によって互いに引き合い、ＯＨ基同士の間に引力が発生する。また、この水素結合によって互いに引き合うＯＨ基同士は温度条件によって脱水縮合を伴って表面から離脱する。その結果、２つのプラズマ重合膜６３１同士の接触境界では、脱離したＯＨ基が結合していた結合手同士が結合する。つまり、各プラズマ重合膜６３１を構成するそれぞれの母材同士が直接結合して一体化し、一層のプラズマ重合膜、つまり、接合層６３が形成される。
（２）２つの基材同士を貼り合わせると、各プラズマ重合膜６３１の表面や内部に生じた終端化されていない結合手同士が再結合する。この再結合は、互いに重なり合う（絡み合う）ように複雑に生じることから、接合界面にネットワーク状の結合が形成される。これにより、各プラズマ重合膜６３１を構成するそれぞれの母材同士が直接接合して一体化し、一層のプラズマ重合膜、つまり、接合層６３が形成される。
【００４２】
また、貼合工程の後に、必要に応じて、光学補償基板６１と支持基板６２とを加圧してもよい。この加圧の際には、接合強度を大きくするために、光学補償基板６１と支持基板６２とを大きな力で加圧することが好ましい。具体的には、加圧するための圧力は、光学補償基板６１や支持基板６２の厚さ寸法や装置等の条件によって異なるものの、１〜１０ＭＰａ程度であるのが好ましく、１〜５ＭＰａがより好ましい。加圧時間は特に限定されないが、１０ｓｅｃ〜３０ｍｉｎ程度であるのが好ましい。
【００４３】
なお、本実施形態では、活性化されていない重合膜は化学的に安定しているため、それぞれプラズマ重合膜６３１が形成された光学補償基板６１と支持基板６２とを重合膜形成工程で多数製造しておき、これを保管する。そして、最終的に必要な個数のみ表面活性化工程を経て、プラズマ重合膜６３１を活性化し、速やかに、貼合工程に移行することで、光学物品６の製造効率を向上させることができる。
【００４４】
以上の構成の本実施形態では次の作用効果を奏することができる。
（１）プロジェクタ１に用いられる光学物品６であって、光学補償機能を有する光学補償基板６１と、前記光学補償基板６１を支持する支持基板６２と、これらの光学部材を分子接合する接合層６３とを備え、この接合層６３はプラズマ重合膜６３１である構成とした。
そのため、光学補償基板６１と支持基板６２とを分子接合するので、接着剤が不要となる。従って、接着剤を使用しないので、光学補償基板６１と支持基板６２との接合部分に厚さのバラツキがなくなって波面収差がなく、耐光性が向上する。
分子接合の接合面が自発的に濡れるので接合層６３に気泡が入るおそれがない。また、濡れ性が高いため異物の極近傍まで濡れが起こり接合するので、異物の影響を少なくすることができる。さらに、光学補償基板６１と支持基板６２とを分子接合するので、高温での処理が不要となり、短時間で接合することができる。
しかも、光学補償基板６１と支持基板６２との接合面にそれぞれプラズマ重合膜６３１を形成し、これらのプラズマ重合膜６３１同士を押し付けて光学補償基板６１と支持基板６２とを強固に接合する。
従って、光学補償基板６１と支持基板６２との接合面に微小な凹凸面があっても、この凹凸面をプラズマ重合膜６３１で追従することができるので、光学部材同士の接合が可能となる。その上、光学補償基板６１と支持基板６２とで熱膨張が異なっても、プラズマ重合膜６３１で追従することができる。
【００４５】
（２）支持基板６２が防塵ガラスまたは放熱板である構成としたので、防塵ガラスまたは放熱板に光学補償基板６１を直接接合するので、防塵ガラスまたは放熱板を支持基板６２として兼用できる。このため、別部材として支持基板６２を用意する必要がなくプロジェクタ１の部品点数の省略ができ、プロジェクタ１の構成を簡易なものにすることができる。
【００４６】
（３）支持基板６２が液晶パネルまたはプリズムである構成としたので、液晶パネルまたはプリズムに光学補償基板６１を直接接合することができるので、液晶パネルまたはプリズムを支持基板６２として兼用できる。このため、別部材として支持基板６２を用意する必要がなくプロジェクタ１の部品点数の省略ができ、プロジェクタ１の構成を簡易なものにすることができる。
【００４７】
（４）光学物品６の製造方法は、光学補償基板６１の接合面と支持基板６２の接合面とのそれぞれにプラズマ重合膜６３１を形成する重合膜形成工程と、接合面に形成されたプラズマ重合膜６３１を活性化する表面活性化工程と、プラズマ重合膜６３１の表面が活性化された光学補償基板６１と支持基板６２とを貼り合わせて一体化する貼合工程と、を備えた構成とした。このため、上記（１）と同様の作用効果を奏することができる。
【００４８】
（５）光学物品６の製造方法は、貼合工程は、光学補償基板６１と支持基板６２との一端が重なり合い、かつ、それぞれの他端が離隔した状態に配置される配置工程と、ローラ状の曲面を有する押圧部材９により、光学補償基板６１が一端から他端へと連続して曲面に押圧されることで撓みながら支持基板６２に貼り合わされる押圧工程と、を備えたことを特徴とする。
このため、押圧部材９により連続的に貼り合わされるので、接合層６３に気泡が入るおそれがない。よって、真空中にする必要がなく、大気中で接合することができるので、真空装置を省略することができ、製造コストを削減することができる。
【実施例１】
【００４９】
以下、本実施形態の効果を確認するために、実施例について説明する。
実施例は、プラズマ重合膜６３１を介して光学補償基板６１と支持基板６２とを接合して構成された光学物品６に対応するものである。光学補償基板６１として縦横厚さ寸法が２５ｍｍ×２２ｍｍ×１０μｍの水晶基板を用い、支持基板６２として縦横厚さ寸法が２５ｍｍ×２２ｍｍ×０．５ｍｍの石英基板を用いた。
［プラズマ重合膜形成工程］
実施例では、光学補償基板６１や支持基板６２に対応する基板をプラズマ重合装置１００のチャンバー１０１に投入し、このチャンバー１０１に酸素を１００ｃｃｍ導入し、チャンバー１０１の内部に設けられた第１電極１１１と第２電極１１２との間に周波数１３．５ＭＨｚ、電力１００Ｗの電圧を供給して基板活性化を実施する。その時間は６０秒である。
その後、次の成膜条件でチャンバー１０１の内部に原料ガスとキャリアガスとを投入し、プラズマ重合膜を形成する。
＜成膜条件＞
原料ガスの組成      ：オクタメチルトリシロキサン
原料ガスの流量      ：１０ｓｃｃｍ
キャリアガスの組成  ：アルゴン
キャリアガスの流量  ：１０ｓｃｃｍ
高周波電力の出力    ：１００Ｗ
処理時間            ：１０分
膜厚                ：３５０ｎｍ
【００５０】
［表面活性化工程］
プラズマ重合膜６３１に紫外線を次の条件下でプラズマ照射して表面を活性化する。＜プラズマ照射条件＞
導入ガス ：酸素
流量 ：２０ｓｃｃｍ
真空度 ：５５Ｐａ
印加電圧 ：１００Ｗ（周波数１３．５６ＭＨｚ）
照射時間 ：３０ｓｅｃ
本実施例では、プラズマ重合膜形成工程と表面活性化工程との間に基板を洗浄する。
【００５１】
［貼合工程］
それぞれプラズマ重合膜６３１が形成された一対の基板を、プラズマ重合膜６３１同士が対向した状態で貼り合わせる。
［加圧工程］
さらに、大気圧加圧装置を用いて一対の基板を加圧する。この際の加圧条件は、１０ｋＮ、１０秒であり、温度は室温（２０℃）である。
【００５２】
［比較例］
比較例は、前記一対の基板の接合面にそれぞれ光硬化型接着剤（商品名ＵＴ２０）を塗布し、これらの基板同士を貼り合わせた後、２００ｍＪ/ｃｍ２（３６５ｎｍ）の紫外線を照射して硬化させたものである。この光硬化型接着剤により形成される接合部の厚さの面内分布は概ね５μｍから１０μｍである。
【００５３】
以上の条件で作成した実施例と比較例とを測定器（商品名ＦＵＪＩＮＯＮ干渉計；λ＝６３２．８ｎｍ）で波面測定した。図６は測定装置の概略図である。図６において、図示しない光源より照射された光は、入射側偏光板５Ａ、液晶パネル４５１、光学物品６、射出側偏光板５Ｂ、レンズＬを通ってスクリーンＳに投射される。その結果、実施例では、透過波面収差は少なかったものの、比較例では透過波面収差が大きいことが図７及び図８から理解できる。
図７は実施例を作成した場合の透過波面収差を上記測定器で測定した結果を示す。図８は比較例を作成した場合の透過波面収差を上記測定器で測定した結果を示す。
図７で示される通り、実施例では、干渉縞を認識することができず、波面収差が極めて低いことがわかる。これに対して、図８で示される通り、比較例では、干渉縞を明らかに認識することができるので、波面収差が極めて高いことがわかる。
このように接合部の膜厚が薄い接合方法を採用することで、面内の膜厚分布が良くなり、よって波面収差が極めて低い光学物品６を得ることができる。
【００５４】
実施例と比較例とで得られた光学物品６を用いたプロジェクタ１により投射した投射像の結果について図９から図１１に基づいて説明する。図９は、実施例及び比較例の光学物品を用いたプロジェクタが投射した投射像の抽出部分を示す図である。図１０は、実施例のプロジェクタが投射した投射像を示す図である。図１１は、比較例のプロジェクタが投射した投射像を示す図である。
図９〜図１１に示すように、プロジェクタから投射された投射像１０は、図示しないスクリーンに映し出される。この投射像は縦８００ｍｍ、横１０００ｍｍのクロスハッチ画像であって、このクロスハッチ画像の縁端近傍（Ａ）と中央部（Ｂ）とから抽出された縦横１５０ｍｍの２箇所の抽出画像Ａ，Ｂは、図１０，１１に示すように実施例及び比較例におけるそれぞれの投射像の抽出画像である。
図１０より、実施例における抽出画像Ａ，Ｂはクロスハッチが鮮明に投影されていることが解かる。一方、図１１より、比較例における抽出画像Ａ，Ｂはクロスハッチが不鮮明であり、クロスハッチにぼやけが生じていることが解かる。実施例の光学物品６のような接合部の膜厚が薄い接合方法を採用することで、波面収差が極めて低い光学物品６を得ることができ、これを用いることで極めて鮮明な投射像１０が得られるプロジェクタ１を得ることができる。
【００５５】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、１つの光学補償基板６１と１つの支持基板６２との間に接合層６３が形成される構成としたが、本発明では、光学補償基板６１と支持基板６２との少なくとも一方を複数に分割し、３つ以上の光学部材が接合層を介して互いに接合される構成であってもよい。
また、光学補償基板６１を支持基板６２に接合する構成としたが、これに限らず光学補償基板６１を防塵ガラス、放熱板、液晶パネル及びプリズムのいずれかに接合してもよい。これにより、支持基板６２を他に用いる必要がなく部品点数を減少させ、プロジェクタ１の構成を簡素にすることができる。
前記実施形態では、１つの光学物品６をもちいたが、これに限らない。例えば、２つの光学補償基板６１と２つの支持基板６２とが、それぞれ接合して２つの光学物品６を構成してもよいし、２つの光学補償基板６１をそれぞれ防塵ガラス、放熱板、液晶パネル及びプリズムいずれかに接合してもよい。
前記実施形態では、光学補償基板６１と支持基板６２との一端から他端へと押圧部材により順に重ね合わせて接合したが、これに限らない。例えば、光学補償基板６１と支持基板６２とを略平行に対向させた状態で互いに押圧して接合してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、プロジェクタに用いられる光学物品に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態の光学物品を用いたプロジェクタの一例を示す概略図。
【図２】本発明の実施形態の光学物品としてガラス板付き波長板を説明する場合の概略構成図。
【図３】本実施形態で使用するプラズマ重合装置の概略図。
【図４】接合層がプラズマ重合膜から形成される光学物品の製造方法の手順を説明する概略図。
【図５】接合層がプラズマ重合膜から形成される光学物品の製造方法の手順を説明する概略図。
【図６】測定装置の概略図。
【図７】実施例の透過波面収差を測定した結果を示す図。
【図８】比較例の透過波面収差を測定した結果を示す図。
【図９】実施例及び比較例のプロジェクタが投影したクロスハッチの抽出部分を示す図。
【図１０】実施例のプロジェクタが投影したクロスハッチを示す図。
【図１１】比較例のプロジェクタが投影したクロスハッチを示す図。
【符号の説明】
【００５８】
６…光学物品、６１…光学補償基板、６２…支持基板、６３…接合層、６３１…プラズマ重合膜
【図１】
2010039158.tif 000003
【図２】
2010039158.tif 000004
【図３】
2010039158.tif 000005
【図４】
2010039158.tif 000006
【図５】
2010039158.tif 000007
【図６】
2010039158.tif 000008
【図９】
2010039158.tif 000009
【図７】
2010039158.tif 000010
【図８】
2010039158.tif 000011
【図１０】
2010039158.tif 000012
【図１１】
2010039158.tif 000013